CN202622816U - 仿生伸缩组织 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及应用于微机电技术领域和机器人领域。仿生磁电肌肉领域、人造心脏和大行程的往复运动装置。特别是仿生伸缩组织。由滑柱、弹性伸缩壳体和电磁线圈构成可产生双向收缩的仿生伸缩单元，在弹性伸缩壳体内，由易磁化材料构成的两个滑柱，在电磁线圈内管壁滑动，并反向运动相互吸引配合。弹性伸缩壳体前、后相互连接，弹性伸缩壳体的拉伸长度与滑柱在导管内往复行程相配合；电磁线圈被外部的弹性伸缩壳体罩住，电磁线圈的引出线两端与电源正、负级对应配合串联或并联。本实用新型可模仿动物肌肉组织伸缩而运动的功能，使类人机器人等四肢机械的活动更加灵活和自如。

Description

仿生伸缩组织
技术领域
本实用新型涉及应用于微机电技术领域和机器人领域，仿生磁电肌肉领域和大行程的往复运动装置领域。特别是仿生伸缩组织。 
背景技术
现有诸多往复动力机械主要依靠电动机、发动机或液压马达来驱动，特别在许多工厂中的工业机器人都依靠电机来驱动，这使得机器人的机械臂的关节活动方式受到限制。其仿生程度比较低，类人机器人或其它类四肢动物机械等行走活动方式僵硬，也使其灵活性受到限制。特别是需大行程的往复运动装置中需配备空压机和气动活塞。 
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种仿生伸缩组织，它能够起到模仿动物肌肉组织伸缩而运动的功能，充分应用于类人机器人或其它类四肢动物机械技术中。 
本实用新型的目的是这样实现的：仿生伸缩组织由基本单元构成，单元由滑柱（2）、弹性伸缩壳体（3）和电磁线圈（1）构成伸缩基体单元，简化了电磁铁中的固定衔铁或金属导管。在弹性伸缩壳体内，由易磁化材料构成的两个滑柱（2）经前后端伸入电磁线圈（1）的内壁滑动配合相互吸引，弹性伸缩壳体（3）的前、后相连接，并可无限数量的单元连接，形成仿生肌肉组织装置或往复运动装置。仿生伸缩组织，其特征是：滑柱（2）弹性伸缩壳体（3）和电磁线圈（1）构成的仿生伸缩组织的基本单元，由易磁化材料构成的两个反向运动的滑柱（2）在电磁线圈（3）内壁双向滑动运行，弹性伸缩壳体（3）前、后端分别固接在滑柱（2）的顶端，弹性伸缩壳体（3）固接在电磁线圈（1）上；电磁线圈（1）被弹性伸缩壳体（2）罩住，电磁线圈（1）的引出线两端与电源正、负级对应配合并联或串联连接。相邻的仿生伸缩组织前后端相互配合，柔接或固接构成仿生伸缩链，由仿生伸缩链相配合交错排列形成仿生伸缩组织。一个仿生伸缩组织的基本单元由两个可反向运动的滑柱（2），和连接在一起的弹性伸缩壳体（3），相互配合柔接固接成仿生伸缩组织。 
本实用新型原理为：在仿生伸缩组织单元中，由易磁化材料构成的滑柱（2）被电磁线圈产生的磁力在线圈骨架中来回滑动，两个滑柱（2）异磁性相吸，发挥电磁装置动静两衔铁的全部作用。类似于肌肉细胞的伸缩功能，模仿每个肌肉细胞的伸缩方式，通过连接使单元集群，同时集群相互协作，组成往复伸缩的仿生伸缩组织，可应用在类人机器人或其它类四肢动物机械技术领域当中。本实用新型能够起到模仿动物肌肉组织伸缩而运动的功能，并大大简化生产工艺，同时双向运动，从而形成完全近似的仿生单元，可广泛应用于需往复运动的机械和仿生组织装置中。 
附图说明 
图1是本实用新型每个仿生伸缩组织基本单元剖视结构示意图； 
图2是本实用新型由伸缩基体单元连接构成的仿生伸缩链，和仿生伸缩链组成的仿生伸缩组织的结构示意图。
具体实施方式 
仿生伸缩组织由单元构成，单元由滑柱（2）、弹性伸缩壳体（3）和电磁线圈（1）构成伸缩基本单元，在弹性伸缩壳体（3）内，由易磁化材料构成的两个反向运动的滑柱（2）在电磁线圈（1）内壁滑动运行，弹性伸缩壳体(3)前、后端分别固接在滑柱(2)的顶端，弹性伸缩壳体(3)固接在线圈(1)上；电磁线圈(1)被弹性伸缩壳体(3)罩住，电磁线圈(1)的正负两端与电源正、负级对应配合，并联或串联连接。由智能控制系统控制。
每个上述伸缩基体单元首、尾连接成排，与相邻伸缩基体单元其弹性伸缩壳体(3)的柔性材料相互配合柔性连接构成仿生伸缩链；由多个仿生伸缩链相配合形成仿生伸缩组织，一仿生伸缩链的伸缩基体单元相对于另一仿生伸缩链的伸缩基体单元交错排列，并可通过柔韧性韧性较好的人造仿生软体材料相连接，使之结构更紧凑，相互不离散。形成图2的仿生伸缩基体组织。 
一个伸缩基体单元的滑柱(2)前端与弹性伸缩壳体(3)相互连接处(4)的连接。可使用箍接或胶接或螺纹连接或榫接或单向插入的卡接或嵌套连接。 
滑柱(2)可采用铁金属、易磁化的材料、永磁材料、和各种产生磁性的原料等。 
弹性伸缩壳体(3)由有弹性的、柔软的、有韧性的材料构成。它们是橡胶、纺织材料、塑料、柔软的导电材料、柔软的导磁材料或柔软的导电材料构成。使用导电的柔软材料时，在中间由绝缘材料分隔开，可代替正负两根导线形成供电电源。弹性伸缩壳体3前、后端，在生产加工时即可将两个或多个壳体制造成连接好的整体。电磁线圈（1）的线芯由电阻低的材料构成，是铜或银或超导体。 
本实用新型弹性伸缩壳体（3）整体采用弹性橡胶制造，多个仿生伸缩组织连接就会形成类似肌肉组织的仿生伸缩组织。 
综上所述，本实用新型结合仿生技术，随机械、电磁、电子控制、润滑结构等相关方面领域的发展，利用现代高新微机电和微加工技术，最终能做成微米级以下的尺寸，成千上万的仿生伸缩组织连接起来，就会形成近似肌肉组织，产生较大的机械运动行程，将这些机械式仿生伸缩组织附着在类人机器人或其它类四肢动物机械的仿生关节或金属骨架上，仿生伸缩组织完成一个动作后释放电流，由弹性伸缩壳体（3）的弹力或另一组仿生伸缩组织将其复原，机械臂则在其中承担杠杆的作用。就可以使类人机器人或其它类四肢动物机械更加灵活自如，形成与人近似的类人机器人。 
本实用新型通过通电电流和电压和电路串并联的控制实现各种运动，即便是有个别伸缩基体单元出现故障，也不会影响整体动作和运动。通过电信号对电流电压的控制，类似对神经刺激的响应，加上大规模的集成电路智能控制，实现众多仿生伸缩组织相互牵引控制制约。每股仿生伸缩组织只须改变其长度的数量、和宽度的数量就能够准确地控制其施加的力量。 
基本单元相互之间的连接采用柔性连接，也可用于人造心脏的制造，解决现今人造心脏太大不能放入人体的问题，使用无线供电装置则可实现完全仿生意义上的、植入人体的人造心脏。用于机械装置往复运动领域也可将两单元的两个滑柱顶端硬连接成一个整体，随数量的无限扩大，可形成大型的活塞或机械拖动装置。同时，仿生伸缩组织表现出比例恒定的属性，对于各种尺寸大小的仿生伸缩组织，其机理都一样，相同的仿生伸缩组织，如果其仿生伸缩组织的数量能大幅增加，将赋予机械臂非常大的伸缩力量。因此，可改进用电动马达驱动的往复运动机械，本实用新型可作为一种革新的微机电组织大范围应用于各种生产技术领域。随生产技术和加工技术的发展，在仿生单元中不被利用空间的部位，置入充放电电容、电池和无线供电装置，可制造成完全近似的仿生肌肉和仿生肌细胞单元。从而真正解决微机电领域、机器人领域、和机械领域需往复运动的装置，从而制造出工作机器人和类人机器人，真正解决人类的劳作问题。 

Claims (3)

1.仿生伸缩组织由仿生伸缩单元构成其特征是：滑柱（2）弹性伸缩壳体（3）和电磁线圈（1）构成的仿生伸缩组织，由易磁化材料构成的两个反向运动的滑柱（2）在电磁线圈（1）内壁双向滑动运行，弹性伸缩壳体（3）前、后端分别固接在滑柱（2）的顶端，弹性伸缩壳体（3）固接在电磁线圈（1）上；电磁线圈（1）被弹性伸缩壳体（3）罩住，电磁线圈（1）的引出线两端与电源正、负级对应配合并联或串联连接。
2.根据权利要求1所述的仿生伸缩组织，其特征是：相邻的仿生伸缩单元前后端相互配合，柔接或固接构成仿生伸缩链，由仿生伸缩链相配合交错排列形成仿生伸缩组织。
3.根据权利要求1所述的仿生伸缩组织，其特征是：一个仿生伸缩组织由两个可反向运动的滑柱（2），和连接在一起的弹性伸缩壳体（3），相互配合柔接固接成仿生伸缩组织。
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